CA2399767A1 - Composition de beton ultra haute performance resistant au feu - Google Patents

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Abstract

Utilisation de fibres organiques présentant une température de fusion inférieure à 300~C, une longueur moyenne l supérieure à 1 mm et un diamètre d'au plus 200 µm, dans un béton ultra haute performance pour améliorer la résistance au feu du béton, la quantité de fibres organiques étant telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton après la prise et le béton présentant une résistance à la compression à 28 jours d'au moins 120 MPa, une résistance à la flexion d'au mois 20 MPa, et une valeur d'étalement à
l'état non durci d'au moins 150 mm, ces valeurs étant données pour un béton conservé et maintenu à 20~C, ledit béton étant constitué d'une matrice cimentaire particulière durcie dans laquelle sont dispersées des fibres métalliques.

Claims (36)

1. Utilisation de fibres organiques présentant une température de fusion inférieure à 300°C, une longueur moyenne I supérieure à 1 mm et un diamètre .SLZERO. d'au plus 200 µm, dans un béton ultra haute performance pour améliorer la résistance au feu du béton, la quantité de fibres organiques étant telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton après la prise et le béton présentant une résistance caractéristique à la compression à
28 jours d'au moins 120 MPa, une résistance caractéristique à la flexion d'au mois 20 MPa, et une valeur d'étalement à l'état non durci d'au moins 150 mm, ces valeurs étant données pour un béton conservé et maintenu à 20°C, ledit béton étant constitué d'une matrice cimentaire durcie dans laquelle sont dispersées des fibres métalliques, provenant du mélange avec de l'eau d'une composition comprenant outre les fibres:
(a) du ciment ;
(b) des éléments granulaires ayant une taille de grain D90 d'au plus 10 mm;
(c) des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 µm, (d) au moins un agent dispersant;
et répondant aux conditions suivantes:
(1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé
du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 %;
(2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne I1 d'au moins 2 mm, et un rapport I1/.SLZERO.1, .SLZERO.1 étant le diamètre des fibres, d'au moins 20;
(3) le rapport V1/V du volume V1 des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est supérieur à 1, et le rapport I1/I de la longueur des fibres métalliques à la longueur des fibres organiques est supérieure à 1.
(4) le rapport R entre la longueur moyenne I1 des fibres métalliques et la taille D90 des éléments granulaires est d'au moins 3.
(5) la quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 % du volume du béton après la prise.
2. Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le béton comprend de plus des éléments renforts capables d'améliorer la ténacité
de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique inférieure à 35 % du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments de réaction pouzzolanique (c).
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le rapport I/.SLZERO. des fibres organiques est compris entre 20 et 500.
4. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fibres organiques ont une longueur I supérieure à 1,5 mm et au plus égale à
12 mm.
5. Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les fibres organiques ont un diamètre inférieur à 80 µm.
6. Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le rapport V1/V des fibres métalliques aux fibres organiques est d'au moins 2.
7. Utilisation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la quantité de fibres organiques est telle que leur volume est inférieur à 2 % du volume du béton après la prise.
8. Utilisation selon la revendication 7 caractérisée en ce que la quantité de fibres organiques est telle que leur volume est inférieur à 1 % du volume du béton après la prise.
9. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres organiques consistent en un homopolymère ou copolymère choisis parmi les groupes des polyacrylamide, polyéthersulfone, chlorure de polyvinyle, polyéthylène, polypropylène, polystyrène polyamide et polyvinylalcool, seul ou en mélange.
10. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres organiques sont des fibres en polypropylène.
11. Utilisation selon la revendication 10 dans laquelle les fibres de polypropylène ont une longueur de 6 mm et un diamètre de 18 µm.
12. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les fibres métalliques sont des fibres d'acier.
13. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres métalliques ont une longueur comprise dans la gamme de 5 à 30 mm.
14. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la taille de grains D~5 des éléments granulaires (b) est d'au plus 6 mm.
15. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les fibres organiques ont une température de fusion inférieure ou égale à 200°C.
16. Béton ultra haute performance résistant au feu et présentant une résistance caractéristique à la compression à 28 jours d'au moins 120 MPa, une résistance caractéristique à la flexion d'au moins 20 MPa, et une valeur d'étalement à l'état non durci d'au moins 150 mm, ces valeurs étant données pour un béton conservé et maintenu à 20°C ;

ledit béton étant constitué d'une matrice cimentaire durcie dans laquelle sont dispersées des fibres métalliques, provenant du mélange avec de l'eau d'une composition comprenant outre les fibres (a) du ciment;
(b) des éléments granulaires ayant une taille de grain D90 d'au plus 10 mm;
(c) des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 µm, (d) au moins un agent dispersant;
(e) des fibres organiques;

et répondant aux conditions suivantes:

(1) le pourcentage en poids de l'eau par rapport au poids cumulé
du ciment (a) et des éléments (c) est compris dans la gamme 8-24 % ;

(2) les fibres métalliques présentent une longueur moyenne I1 d'au moins 2 mm, et un rapport I1,Q, ~1 étant le diamètre des fibres, d'au moins 20 ;

(3) les fibres organiques présentent une température de fusion inférieure à 200°C, une longueur moyenne I supérieure à 1 mm et un diamètre .SLZERO. d'au plus 200µm, (4) le rapport V1/V du volume V1 des fibres métalliques au volume V des fibres organiques est supérieur à 1, et le rapport I1/I de la longueur I1des fibres métalliques à la longueur I des fibres organiques est supérieure à 1.
(5) le rapport R entre la longueur moyenne I1 des fibres métalliques et la taille D90 des éléments granulaires est d'au moins 3 ;
(6) la quantité de fibres métalliques est telle que leur volume est inférieur à 4 % du volume du béton après la prise ;
(7) la quantité de fibres organiques est telle que leur volume est compris entre 0,1 et 3 % du volume du béton après la prise.
17. Béton selon l'une des revendications 16, caractérisé en ce que les fibres organiques ont un diamètre inférieur à 80 µm.
18. Béton selon l'une des revendications 16 à 18 dans lequel le rapport I/.SLZERO. des fibres organiques est compris entre 20 et 500.
19. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 18 dans lequel le rapport volumique V1/V des fibres métalliques aux fibres organiques est d'au moins 2.
20. Béton selon l'une des revendications 16 à 19 dans lequel les fibres organiques ont une longueur au plus égale à 12 mm.
21. Béton selon des revendications précédentes 16 à 20 dans lequel la quantité de fibres organiques est telle que leur volume est inférieur à 1 % du volume du béton après la prise.
22. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 21, caractérisé en ce que les fibres organiques sont des fibres en polypropylène ayant une longueur inférieure à 10 mm.
23. Béton selon la revendication 22 dans lequel les fibres de polypropylène ont une longueur de l'ordre de 6 mm et un diamètre de 18 µm.
24. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 23 caractérisé en ce que les fibres métalliques sont des fibres d'acier.
25. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 24 caractérisé en ce que les fibres métalliques ont une longueur comprise dans la gamme de 5 à 30 mm.
26. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 25, caractérisé en ce qu il comprend de plus des éléments renforts capables d'améliorer la ténacité de la matrice choisis parmi des éléments aciculaires ou plaquettaires ayant une taille moyenne d'au plus 1 mm, et présents dans une proportion volumique inférieure à 35 % du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments de réaction pouzzolanique (c).
27. Béton selon l'une quelconque des revendications précédentes 16 à 26 caractérise en ce que les éléments renforts ont une taille moyenne d'au plus 500 µm et sont présents dans une proportion volumique comprise dans la gamme de 5 % à 25 % du volume cumulé des éléments granulaires (b) et des éléments à réaction pouzzolanique (c).
28. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 27 caractérisé en ce que les éléments renforts sont des fibres de wollastonite.
29. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 28 caractérisé en ce que les éléments renforts sont des plaquettes de mica.
30. Béton selon l'une des revendications précédentes 16 à 29 caractérisé en ce que la taille de grains D75 des éléments granulaires (b) est d'au plus 6 mm.
31. Béton selon l'une quelconque des revendications précédentes 16 à 30 caractérisé en ce qu'il est précontraint en pré-tension.
32. Béton selon l'une quelconque des revendications 16 à 30 précédentes caractérisé en ce qu'il est précontraint en post-tension.
33. Procédé de préparation d'un béton défini selon l'une quelconque des revendications 16 à 32 qui comprend le malaxage du ciment ;

des éléments granulaires ayant une taille de grain D90 d'au plus 10 mm; des éléments à réaction pouzzolanique ayant une taille de particules élémentaires comprise entre 0,1 et 100 µm, au moins un agent dispersant; et des fibres organiques, avec la quantité d'eau adéquate, procédé dans lequel les fibres sont introduites dans le mélange avant l'addition d'eau.
34. Composition sous forme de poudre ne contenant pas de fibres métalliques qui comprend des fibres organiques et au moins un des éléments choisi parmi le ciment, les éléments granulaires, les éléments à réaction pouzzolanique, l'agent dispersant et les éléments renforts, ces éléments et les fibres organiques étant tels que définis dans l'une quelconque des revendications 16 à 32, en quantité telle que lors de l'addition de fibres métalliques et d'eau à cette composition, on obtient un béton ultra haute performance résistant au feu et présentant une résistance caractéristique à la compression à 28 jours d'au moins 120 MPa, une résistance caractéristique à
la flexion d'au moins 20 MPa, et une valeur d'étalement à l'état non durci d'au moins 150 mm, ces valeurs étant données pour un béton conservé et maintenu à 20°C.
35. Composition selon la revendication 35 qui comprend le ciment, les éléments à réaction pouzzolanique, l'agent dispersant et les fibres organiques.
36. Composition selon la revendication 35 ou 36 dans laquelle la température de fusion des fibres organiques est inférieure à 200°C.
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